Лед какой-то странный. Во-первых, несмотря на то, что он твердый, он менее плотный, чем жидкая вода. А во-вторых, известно, что он издает довольно резкие звуки. Пропустите камень по замерзшему озеру, и вы можете услышать высокий звук, одновременно знакомый и потусторонний. Это похоже на чириканье экзотической птицы. Или лазерный взрыв из далекой-далекой галактики.
Lifestyle Ютубер Кори Уильямс знает все об акустических причудах замерзшей воды. В 2014 году Уильямс стал обладателем интернет-золота и стал вирусным, когда снял, как бросает камни в покрытое льдом озеро Аляски. Это простое действие производило высокие футуристические звуки.
Видео Уильямса документирует классический пример акустической дисперсии. Звуковые волны состоят из нескольких частот, включая высокие и низкие. Когда звук распространяется по воздуху, его составляющие частоты обычно распространяются вместе с одинаковой скоростью, поэтому все они достигают человеческого уха более или менее одновременно.
Акустическая дисперсия
Но иногда, когда звуковая волна проходит через твердую среду (например, лед), эти высокие и низкие частоты разделяются. Будучи быстрее, высокочастотные волны опережают своих низкочастотных аналогов. В результате вы можете услышать разрыв между высокими и низкими нотами одного и того же звука. Короче говоря, это акустическая дисперсия.
Явление достаточно легко воспроизвести. Если вы ударите молотком по металлическому стержню, проволоке или гибкому металлическому стержню, длинному и тонкому, высокочастотные вибрации будут пульсировать через объект гораздо быстрее, чем низкочастотные, создавая пронзительный звук. Эти классические звуковые эффекты лазерного взрыва из оригинальной трилогии «Звездных войн» были созданы с использованием именно этого метода.(" Пью! Пью!")
Очень большие ледяные щиты также могут поддаваться акустической дисперсии, что объясняет сумасшедшие звуки, которые Кори Уильямс издает, бросая камни в замерзшее озеро. Однако, если вы хотите повторить его эксперимент, вам нужно стоять на приличном расстоянии от обледеневшего водоема.
Размер имеет значение
Космос преувеличивает разрыв между высокочастотными и низкочастотными длинами волн. На короткой дистанции у первого будет мало шансов вырваться вперед. Но на больших, широких пластинах льда или длинных полосах металла степень разделения между высокочастотными волнами и их медлительными аналогами увеличивается.
Еще один способ вызвать акустическую дисперсию - кататься на коньках по замерзшим озерам. Скользя по льду, фигурист может издавать серию свистящих звуков, которые вызывают звуки космических сражений в «Возвращении джедая». Тем не менее, спортсмены, которые сделали это, говорят, что вы не можете лично слышать шум, пока вы там вырезаете восьмерки, потому что в этой ситуации вы будете слишком близко к источнику звука: к себе.
Лед, кстати, не нуждается в помощи человека, чтобы издавать причудливые щебетания. Поверхности замерзших водоемов естественным образом изгибаются и трескаются, что обычно вызывает громкие дисперсионные шумы. Но если вы услышите это в дикой природе, не стесняйтесь представить, что вы стоите на ледяной планете Хот. Мы не будем судить.
Интересно
Никто не хочет идти по тонкому льду. С этой целью группа исследователей рассмотрела акустическую дисперсию как средство оценки толщины ледяных щитов над озерами, прудами и каналами. Их вердикт? Если вы бросите камень на поверхность и услышите "Пью! Пью!" шум звучит выше, чем клавиша пианино E4, ходить по льду небезопасно.